KR101815981B1 - Conductive fim and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 전도성 복합필름 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 좌굴 현상에 의해 골과 마루가 형성된 파형의 전도성 나노와이어를 포함하는 전도성 복합필름 및 그의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a conductive composite film and a method of manufacturing the conductive composite film, and more particularly, to a conductive composite film including corrugated conductive nanowires having a corrugated structure formed by buckling, and a method of manufacturing the conductive composite film.
전자소자의 응용 분야가 넓어지면서 종래의 딱딱한 기판 위에 존재하는 전자소자의 한계를 극복할 수 있는 유연한 형태의 전자소자에 대한 요구가 커지고 있다. 유연한 디스플레이, 스마트 의복, 유전체 엘라스토머 액츄에이터(DEA), 생체적합성 전극, 생체내 전기적 신호 감지 등과 같은 분야에 사용되는 전자소자들은 유연하고 신축성 있는 형태가 요구된다. 이와 같은 유연성, 신축성을 갖는 전자소자 분야에서 기본적이면서 중요한 기술 중 하나가 전도성을 유지하면서 신축 가능한 전극을 형성하는 것이다.2. Description of the Related Art As electronic devices are widely used, there is a growing demand for flexible electronic devices capable of overcoming the limitations of conventional electronic devices on a rigid substrate. Electronic devices used in fields such as flexible displays, smart garments, dielectric elastomer actuators (DEA), biocompatible electrodes, in vivo electrical signal sensing, etc., require flexible and stretchable forms. One of basic and important technologies in the field of electronic devices having such flexibility and stretchability is to form electrodes that can be stretched while maintaining conductivity.
금속과 같은 물질은 전도성이 우수하지만 딱딱하고, 뻣뻣한 성질로 인하여 그대로 활용하기 어렵다. 탄소 나노튜브나 그래핀(graphene)과 같은 물질도 단독으로 사용할 경우에는 역시 신축성 있는 전극을 만들기 힘들다.Materials such as metals are excellent in conductivity, but are difficult to use due to their rigid and stiff nature. When using materials such as carbon nanotubes and graphene alone, it is also difficult to make stretchable electrodes.
신축 가능한 전극을 만들기 위한 방법으로서 탄소나노튜브와 투명한 플루오르화 고분자, 이온성 액체를 섞어서 페이스트 형태로 제조한 예, 금속 입자와 폴리아크릴산 혼합물을 페이스트 형태로 만들어 잉크젯 방법으로 패턴을 만든 예, 그리고 주름진 PDMS 기판 위에 금속층을 형성하여 주름이 펴지는 만큼 신축성을 갖게 하는 예 등이 보고된 바 있다. 그러나 이러한 방법들은 사용된 물질이나 주름진 기판의 신축성이 크지 못하여 신축에 따라 전도성이 급격히 낮아지거나 기계적으로 깨지는 것과 같은 문제점이 있었다.Examples of a method for making stretchable electrodes include a method in which carbon nanotubes are mixed with a transparent fluorinated polymer and an ionic liquid to form a paste, an example in which a mixture of metal particles and polyacrylic acid is made into a paste to form a pattern by an ink jet method, There has been reported an example in which a metal layer is formed on a PDMS substrate to make it stretchable as the wrinkles expand. However, these methods have problems in that the materials used or the corrugated substrate are not very stretchable so that the conductivity is sharply lowered or mechanically broken according to expansion and contraction.
본 발명의 목적은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, 좌굴 현상에 의해 골과 마루가 형성된 파형의 전도성 나노와이어를 포함하여 신축성이 향상되고, 신축에 따른 전도성의 변화가 작고, 기계적 물성이 향상된 전도성 복합필름을 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a conductive composite including a conductive nanowire having corrugations and valleys formed by buckling to improve elasticity, Film.
또한, 프리 스트레인이 가해진 신축성 기판을 이용하여 좌굴 현상을 유도함으로써, 전도성 나노와이어만 선택적으로 좌굴시켜 투과도가 우수한 전도성 복합필름의 제조방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a conductive composite film having a conductive film by selectively buckling a conductive nanowire by inducing a buckling phenomenon using a pre-strained elastic substrate.
본 발명의 일 측면에 따르면, According to an aspect of the present invention,
신축성 기판; 상기 신축성 기판 상에 형성된 고분자층; 상기 고분자층 상에 형성된 골과 마루를 포함하는 파형의 전도성 나노와이어;를 포함하는 전도성 복합필름이 제공된다. A stretchable substrate; A polymer layer formed on the stretchable substrate; And a corrugated conductive nanowire including a corrugation and a floor formed on the polymer layer.
상기 전도성 나노와이어의 파형이 좌굴에 의해 형성될 수 있다. The waveform of the conductive nanowire may be formed by buckling.
상기 좌굴의 현상이 상기 신축성 기판의 평면 방향에 평행하고 일정한 방향을 따라 발생할 수 있다. The buckling phenomenon may occur parallel to the plane direction of the stretchable substrate and along a certain direction.
상기 신축성 기판의 모듈러스가 0.01 Mpa 내지 20 GPa일 수 있다. The modulus of the stretchable substrate may be between 0.01 Mpa and 20 GPa.
상기 고분자층의 모듈러스가 0.01 Mpa 내지 10 GPa일 수 있다. The modulus of the polymer layer may be between 0.01 Mpa and 10 GPa.
상기 신축성 기판이 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane) 및 폴리우레탄 (polyurethane) 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. The stretchable substrate may include at least one selected from the group consisting of polydimethylsiloxane and polyurethane.
상기 고분자층이 블록공중합체층일 수 있다. The polymer layer may be a block copolymer layer.
상기 블록공중합체층이 SIS(poly(styrene-isoprene-styrene)), SBS(poly(styrene-butadiene-styrene)), SEBS(poly(styrene-ethylene/butylene-styrene)) 및 SEPS(poly(styrene-ethylene-propylene-styrene)) 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. The block copolymer layer may be a poly (styrene-isoprene-styrene), a poly (styrene-butadiene-styrene), or a SEBS (poly (styrene- -propylene-styrene)).
상기 전도성 나노와이어가 은, 금, 알루미늄, 구리, 백금, 팔라듐, 주석 및 탄소나노튜브(CNT) 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. The conductive nanowire may include at least one selected from silver, gold, aluminum, copper, platinum, palladium, tin and carbon nanotubes (CNT).
본 발명의 다른 하나의 측면에 따르면, According to another aspect of the present invention,
상기 전도성 복합필름을 포함하는 전극이 제공된다.An electrode comprising the conductive composite film is provided.
본 발명의 다른 또 하나의 측면에 따르면, According to another aspect of the present invention,
(a) 웨이퍼의 표면을 친수성 표면으로 개질하는 단계; (b) 상기 웨이퍼 상에 전도성 나노와이어를 코팅하는 단계; (c) 상기 전도성 나노와이어 상에 고분자를 포함하는 용액을 코팅하여 웨이퍼 상에 전도성 나노와이어-고분자 복합체가 적층된 적층체를 제조하는 단계; (d) 상기 고분자가 표면에 형성된 신축성 기판에 스트레인을 가하여 프리 스트레인(pre-strain)이 가해진 신축성 기판을 준비하는 단계; (e) 상기 적층체에 포함된 전도성 나노와이어-고분자 복합체와 상기 프리 스트레인이 가해진 신축성 기판에 포함된 고분자가 마주하도록 접착하는 단계; (f) 단계 (e)의 결과물을 열처리하는 단계; 및 (g) 단계 (f)의 결과물을 극성용매로 처리하여 단계 (f)의 결과물로부터 상기 웨이퍼를 분리하여 제1항에 따른 전도성 복합필름을 제조하는 단계;를 포함하는 전도성 복합필름의 제조방법이 제공된다. (a) modifying the surface of the wafer with a hydrophilic surface; (b) coating the conductive nanowires on the wafer; (c) coating a solution containing a polymer on the conductive nanowire to prepare a laminate in which a conductive nanowire-polymer composite is laminated on the wafer; (d) preparing a stretchable substrate to which a pre-strain is applied by applying strain to the stretchable substrate on which the polymer is formed; (e) bonding the conductive nanowire-polymer composite contained in the laminate to the polymer contained in the stretchable substrate to which the pre-strain is applied; (f) heat treating the result of step (e); And (g) treating the resultant of step (f) with a polar solvent to separate the wafer from the result of step (f) to produce a conductive composite film according to claim 1. 7. A method for manufacturing a conductive composite film, / RTI >
상기 스트레인이 가해진 방향에 평행하게 좌굴 현상이 발생할 수 있다. A buckling phenomenon may occur parallel to the direction in which the strain is applied.
상기 스트레인이 상기 전도성 복합필름에 포함된 상기 고분자층의 임계변형(critical strain) 보다 작을 수 있다. The strain may be smaller than a critical strain of the polymer layer included in the conductive composite film.
상기 스트레인이 0.01 내지 1,000 %일 수 있다. The strain may be 0.01 to 1,000%.
단계 (a)에서, 상기 웨이퍼의 표면을 O2 플라즈마로 처리하여 친수성 표면으로 개질할 수 있다. In step (a), the surface of the wafer may be treated with an O 2 plasma to modify it into a hydrophilic surface.
상기 극성용매가 물, 에탄올 이소프로필알코올, 프로판올 및 부탄올 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. The polar solvent may include at least one selected from water, ethanol, isopropyl alcohol, propanol and butanol.
본 발명의 다른 또 하나의 측면에 따르면, According to another aspect of the present invention,
상기 전도성 복합필름의 제조방법을 포함하는 전극의 제조방법이 제공된다.A method of manufacturing an electrode including the method of producing the conductive composite film is provided.
본 발명의 전도성 복합필름은 좌굴 현상에 의해 골과 마루가 형성된 파형의 전도성 나노와이어를 포함하여 신축성이 향상되고, 신축에 따른 전도성의 변화가 작고, 기계적 물성이 향상될 수 있다. The conductive composite film of the present invention may include a conductive nanowire having corrugated and corrugated webs formed by buckling, thereby improving the stretchability, reducing the change in conductivity due to elongation and shrinkage, and improving mechanical properties.
또한, 본 발명의 전도성 복합필름의 제조방법은 프리 스트레인이 가해진 신축성 기판을 이용하여 좌굴 현상을 유도함으로써, 전도성 나노와이어만 선택적으로 좌굴시켜 전도성 복합필름 투과도가 우수할 수 있다.In addition, the method of manufacturing a conductive composite film of the present invention can induce a buckling phenomenon by using a pre-strained stretch substrate to selectively buckle only the conductive nanowires, so that the conductivity of the conductive composite film can be excellent.
도 1은 본 발명의 전도성 복합필름의 제조방법을 개략적으로 나타낸 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 전도성 복합필름의 제조방법을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 3의 실시예 1에 따라 제조된 전도성 복합필름의 SEM 이미지이다.
도 4은 실시예 1에 따라 제조된 전도성 복합필름에 다시 스트레인을 가한 후의 광학현미경(OM) 이미지이다.
도 5는 실시예 2에 따라 제조된 전도성 복합필름에 다시 스트레인을 가하면서 저항의 변화를 측정한 결과이다.
도 6는 제조예 1에 따라 제조된 은 나노와이어 코팅 필름과 실시예 1 내지 3에 따라 제조된 전도성 복합필름(적색)의 투과도를 측정한 결과이다.
도 7은 제조예 2 및 실시예 4에 따라 제조된 전도성 복합필름의 SEM 이미지이다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a flow chart schematically showing a method for producing a conductive composite film of the present invention.
2 schematically shows a method for producing the conductive composite film of the present invention.
3 is an SEM image of a conductive composite film produced according to Example 1 of FIG.
4 is an optical microscope (OM) image after strain is again applied to the conductive composite film produced according to Example 1. Fig.
FIG. 5 shows the result of measuring the change in resistance while applying the strain again to the conductive composite film produced according to Example 2. FIG.
FIG. 6 shows the results of measurement of the transmittance of the silver nanowire-coated film produced according to Preparation Example 1 and the conductive composite film (red) prepared according to Examples 1 to 3.
7 is an SEM image of the conductive composite film produced according to Production Example 2 and Example 4. Fig.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하도록 한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention.
그러나, 이하의 설명은 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.However, the following description does not limit the present invention to specific embodiments. In the following description of the present invention, detailed description of related arts will be omitted if it is determined that the gist of the present invention may be blurred .
본원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, the terms "comprises ", or" having ", and the like, specify that the presence of stated features, integers, steps, operations, elements, or combinations thereof, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, or combinations thereof.
이하, 본 발명의 전도성 복합필름에 대해 상세히 설명하도록 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다.Hereinafter, the conductive composite film of the present invention will be described in detail. However, it should be understood that the present invention is not limited thereto, and the present invention is only defined by the scope of the following claims.
본 발명의 전도성 복합필름은 신축성 기판; 상기 신축성 기판 상에 형성된 고분자층; 상기 고분자층 상에 형성된 골과 마루를 포함하는 파형의 전도성 나노와이어;를 포함할 수 있다. The conductive composite film of the present invention comprises a flexible substrate; A polymer layer formed on the stretchable substrate; And a corrugated conductive nanowire including a valley and a floor formed on the polymer layer.
상기 전도성 나노와이어의 파형이 좌굴에 의해 형성될 수 있다. The waveform of the conductive nanowire may be formed by buckling.
상기 좌굴의 현상이 상기 신축성 기판의 평면 방향에 평행하고 일정한 방향을 따라 발생할 수 있으며, 상기 일정한 방향의 각도가 90°에 가까울수록 좌굴 현상의 영향이 작아질 수 있다. 이에 따라, 상기 전도성 나노와이어의 배열이 상기 일정한 방향과 일치할수록 좌굴 현상의 영향을 크게 받아 바람직할 수 있다. The buckling phenomenon may occur parallel to the plane direction of the elastic substrate and along a certain direction, and the closer the angle of the constant direction is to 90 °, the smaller the influence of the buckling phenomenon may be. Accordingly, as the arrangement of the conductive nanowires coincides with the predetermined direction, the influence of the buckling phenomenon can be increased, which is desirable.
상기 신축성 기판은 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane), 폴리우레탄 (polyurethane) 등이 가능하나 이에 한정되는 것은 아니며, 투명하고 신축성이 있는 기판은 무엇이든 가능하다. The stretchable substrate may be made of polydimethylsiloxane, polyurethane, or the like, but is not limited thereto. Any transparent and stretchable substrate can be used.
상기 신축성 기판의 모듈러스는 0.01 Mpa 내지 20 Gpa일 수 있으며, 바람직하게는 0.1 Mpa 내지 1 Gpa, 더욱 바람직하게는 1 Mpa 내지 100 Mpa일 수 있다.The modulus of the stretchable substrate may be 0.01 Mpa to 20 Gpa, preferably 0.1 Mpa to 1 Gpa, and more preferably 1 Mpa to 100 Mpa.
상기 고분자층은 바람직하게는 모듈러스의 조절이 용이한 블록공중합체층일 수 있다. 상기 블록공중합체층은 SIS(poly(styrene-isoprene-styrene)), SBS(poly(styrene-butadiene-styrene)), SEBS(poly(styrene-ethylene/butylene-styrene)), SEPS(poly(styrene-ethylene-propylene-styrene)) 등이 가능하며, 상기 블록공중합체층의 모듈러스는 0.01 Mpa 내지 10 GPa일 수 있으며, 바람직하게는 0.1 Mpa 내지 9 GPa, 더욱 바람직하게는 1 Mpa 내지 8 GPa일 수 있다.The polymer layer may be a block copolymer layer which is easily modulated. The block copolymer layer may be formed of a material selected from the group consisting of SIS (styrene-isoprene-styrene), SBS (poly (styrene-butadiene-styrene) -propylene-styrene), and the like. The modulus of the block copolymer layer may be 0.01 Mpa to 10 GPa, preferably 0.1 Mpa to 9 GPa, and more preferably 1 Mpa to 8 GPa.
상기 전도성 나노와이어는 은, 금, 알루미늄, 구리, 백금, 팔라듐, 주석, 탄소나노튜브(CNT) 등을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 은 나노와이어일 수 있다.The conductive nanowire may include silver, gold, aluminum, copper, platinum, palladium, tin, carbon nanotubes (CNT), and the like, preferably silver nanowires.
도 1은 본 발명의 전도성 복합필름의 제조방법을 개략적으로 나타낸 흐름도이고, 도 2는 본 발명의 전도성 복합필름의 제조방법을 개략적으로 나타낸 것이다.FIG. 1 is a flowchart schematically showing a method of producing a conductive composite film of the present invention, and FIG. 2 is a schematic view of a method of manufacturing a conductive composite film of the present invention.
이하, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 전도성 복합필름의 제조방법에 대해 상세히 설명하도록 한다. Hereinafter, a method for producing the conductive composite film of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 and 2. FIG.
먼저, 웨이퍼의 표면을 친수성 표면으로 개질한다(단계 a).First, the surface of the wafer is modified with a hydrophilic surface (step a).
좀 더 상세히 설명하면, 상기 웨이퍼의 표면을 O2 플라즈마로 처리함으로써 친수성 표면으로 개질할 수 있으며, 이에 의하여 하기 단계 g에서 웨이퍼를 분리할 수 있다. More specifically, the surface of the wafer can be modified to a hydrophilic surface by treating it with an O 2 plasma, thereby separating the wafer in step g below.
다음으로, 상기 웨이퍼 상에 전도성 나노와이어를 코팅한다(단계 b).Next, the conductive nanowires are coated on the wafer (step b).
상기 전도성 나노와이어는 은, 금, 알루미늄, 구리, 백금, 팔라듐, 주석, 탄소나노튜브(CNT) 등이 가능하며, 바람직하게는 은 나노와이어일 수 있다. The conductive nanowire may be silver, gold, aluminum, copper, platinum, palladium, tin, carbon nanotubes (CNT) or the like, preferably silver nanowires.
다음으로, 상기 전도성 Next, the conductive 나노와이어Nanowire 상에 고분자를 포함하는 용액을 코팅하여 웨이퍼 상에 전도성 A solution containing a polymer is coated on the wafer to form a conductive 나노와이어Nanowire -고분자 복합체가 - polymer complex 적층된Laminated 적층체를The laminate 제조한다(단계 c). (Step c).
상기 용액의 용매는 톨루엔, 클로로폼, 아세톤 등이 가능하며, 바람직하게는 톨루엔일 수 있다.The solvent of the solution may be toluene, chloroform, acetone or the like, preferably toluene.
다음으로, 상기 고분자가 표면에 형성된 신축성 기판에 스트레인을 가하여 프리 스트레인(pre-strain)이 가해진 신축성 기판을 준비한다(단계 d).Next, strain is applied to a stretchable substrate having the polymer formed on its surface, and a pre-strain-applied stretchable substrate is prepared (step d).
상기 고분자는 상술한 적층체의 고분자와 동일할 수 있다. The polymer may be the same as the polymer of the above-mentioned laminate.
상기 신축성 기판은 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane), 폴리우레탄 (polyurethane) 등이 가능하며, 바람직하게는 폴리디메틸실록산일 수 있다.The stretchable substrate may be polydimethylsiloxane, polyurethane, or the like, preferably polydimethylsiloxane.
상기 스트레인은 상기 전도성 복합필름에 포함된 상기 고분자층의 임계변형(critical strain) 보다 작을 수 있으며, 상기 임계변형은 하기 식 1에 따라 계산될 수 있다. The strain may be smaller than a critical strain of the polymer layer included in the conductive composite film, and the critical strain may be calculated according to the following equation (1).
[식 1][Formula 1]
는 임계변형(critical strain), 는 신축성 기판의 모듈러스, 는 고분자층의 모듈러스이다. Is a critical strain, Modulus of the stretchable substrate, Is the modulus of the polymer layer.
상기 스트레인은 0.01 내지 1,000 %일 수 있으며, 바람직하게는 0.01 내지 100 %일 수 있다.The strain may be from 0.01 to 1,000%, and preferably from 0.01 to 100%.
다음으로, 상기 Next, 적층체에In the laminate 포함된 전도성 Conductivity included 나노와이어Nanowire -고분자 복합체와 상기 - polymer complex and the above 프리free 스트레인이 가해진 신축성 기판에 포함된 고분자가 마주하도록 접착한다(단계 e). And adheres so that the polymer contained in the stretchable substrate to which the strain is applied faces (step e).
상기 스트레인이 가해진 방향에 따라 좌굴 현상이 발생할 수 있으며, 상기 좌굴 현상에 의해 상기 전도성 나노와이어가 골과 마루를 포함하는 파형으로 좌굴될 수 있다. A buckling phenomenon may occur depending on a direction in which the strain is applied, and the buckling phenomenon may buckle the conductive nanowire into a waveform including a valley and a floor.
이에 의하여, 상기 전도성 나노와이어는 상기 스트레인 이하의 스트레인을 가하여도 끊어지지 않아 전도성이 유지되고, 기계적 물성이 향상될 수 있다. Accordingly, the conductive nanowire is not broken even when a strain equal to or less than the strain is applied, so that conductivity is maintained and mechanical properties can be improved.
이때, 상기 스트레인에 의한 좌굴은 모듈러스가 높은 전도성 나노와이어에 선택적으로 발생하며, 상기 신축성 기판 및 고분자에서는 좌굴이 발생하지 않을 수 있다. 따라서, 상기 신축성 기판 및 고분자에 의한 빛의 산란도 발생하지 않아 상기 전도성 복합필름의 투과도를 크게 저하시키지 않는다. 좌굴에 의한 투과도 저하는 전도성 나노와이어의 밀도 증가에 의해서 발생할 수 있다. At this time, the buckling by the strain is selectively generated in the conductive nanowire having a high modulus, and the elastic substrate and the polymer may not buckle. Accordingly, scattering of light by the stretch substrate and the polymer does not occur, and the transmittance of the conductive composite film is not significantly reduced. The decrease in permeability due to buckling can be caused by the increase in the density of the conductive nanowires.
다음으로, 단계 (e)의 결과물을 열처리한다(단계 f).Next, the result of step (e) is heat treated (step f).
마지막으로, 단계 (f)의 결과물을 극성용매로 처리하여 단계 (f)의 결과물로부터 상기 웨이퍼를 전도성 복합필름을 제조한다(단계 g).Finally, the resultant of step (f) is treated with a polar solvent to produce the conductive composite film from the result of step (f) (step g).
상기 극성용매는 물, 이소프로필알코올, 에탄올, 프로판올, 부탄올 등이 가능하며, 바람직하게는 물일 수 있다. The polar solvent may be water, isopropyl alcohol, ethanol, propanol, butanol or the like, preferably water.
[실시예][Example]
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 설명하도록 한다. 그러나 이는 예시를 위한 것으로서 이에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described. However, this is for illustrative purposes only, and thus the scope of the present invention is not limited thereto.
제조예 1: 은 나노와이어 코팅 필름의 제조(필름 저항: 30 ohm)Preparation Example 1: Preparation of silver nanowire-coated film (film resistance: 30 ohm)
웨이퍼(웨이퍼비즈)의 상면을 O2 플라즈마 처리(22sccm, 100 W, 1분)한 후 은 나노와이어 용액(에탄올 분산 0.5 wt%, 나노픽시스)을 0.1 wt%로 희석시켜 1,000 rpm으로 30초간 3번 스핀코팅 하여 은 나노와이어층을 형성하였다. 상기 은 나노와이어층 상에 톨루엔에 용해된 SIS 블록공중합체(Styrene:isoprene = 15:85, KRATON D 1107, kraton polymer) 용액(2 wt%)을 2,000 rpm으로 30초간 스핀코팅 하여 은 나노와이어 코팅 필름을 제조하였다. After the upper surface of the wafer (wafer beads) was subjected to O 2 plasma treatment (22 sccm, 100 W, 1 minute), silver nanowire solution (ethanol dispersion 0.5 wt%, nano-pixice) was diluted to 0.1 wt% Spin coating to form a silver nanowire layer. (2 wt%) solution of SIS block copolymer (Styrene: isoprene = 15:85, KRATON D 1107, kraton polymer) dissolved in toluene on the silver nanowire layer was spin-coated at 2,000 rpm for 30 seconds to form a silver nanowire coating A film was prepared.
제조예 2: 은 나노와이어 코팅 필름의 제조Production Example 2: Preparation of Silver Nanowire Coating Film
은 나노와이어 용액 0.1 wt% 대신에 0.01 wt%를 사용한 것을 제외하고는 제조예 1과 동일한 방법으로 은 나노와이어 코팅 필름을 제조하였다. Silver nanowire coating film was prepared in the same manner as in Production Example 1, except that 0.01 wt% was used instead of 0.1 wt% of the nanowire solution.
제조예 3: 은 나노와이어 코팅 필름의 제조(필름 저항: 23 ohm)Preparation Example 3: Preparation of silver nanowire-coated film (film resistance: 23 ohm)
은 나노와이어 용액을 3번 스핀코팅 하는 대신에 5번 스핀코팅한 것을 제외하고는 제조예 1과 동일한 방법으로 은 나노와이어 코팅 필름을 제조하였다. Silver nanowire-coated films were prepared in the same manner as in Preparation Example 1 except that the nanowire solution was spin-coated five times instead of three times.
제조예 4: 은 나노와이어 코팅 필름의 제조(필름 저항: 14 ohm)Production Example 4: Preparation of silver nanowire-coated film (film resistance: 14 ohm)
은 나노와이어 용액을 3번 스핀코팅 하는 대신에 7번 스핀코팅한 것을 제외하고는 제조예 1과 동일한 방법으로 은 나노와이어 코팅 필름을 제조하였다. Silver nanowire coating film was prepared in the same manner as in Production Example 1, except that the nanowire solution was spin-coated 7 times instead of 3 times.
실시예 1: 전도성 복합필름의 제조Example 1: Preparation of Conductive Composite Film
톨루엔에 용해된 SIS 블록공중합체 용액(2 wt%)을 웨이퍼 위에 2,000 rpm으로 30초간 스핀코팅 하여 블록공중합체 박막을 형성하고, 이와 따로 PDMS 필름 (두께 1 mm, 다우하이텍)을 준비하였다. 그 후 양 필름을 플라즈마 처리하여 접착하고, 웨이퍼에서 떼어내어 적층체를 제조하였다. 상기 적층체에 50%의 스트레인을 가한 후, 제조예 1에 따라 제조된 은 나노와이어 코팅 필름의 상면과 상기 적층체의 블록공중합체층이 마주하도록 접착시켰다. 다음으로, 90℃ 에서 10분 동안 열처리한 후 물에 넣어, 웨이퍼를 분리하여 전도성 복합필름을 제조하였다. The SIS block copolymer solution (2 wt%) dissolved in toluene was spin-coated on the wafer at 2,000 rpm for 30 seconds to form a block copolymer thin film, and a PDMS film (thickness 1 mm, Dow HiTech) was prepared separately. Thereafter, both films were subjected to plasma treatment to be adhered and peeled off from the wafer to produce a laminate. After 50% strain was applied to the laminate, the top surface of the silver nanowire coating film prepared according to Production Example 1 and the block copolymer layer of the laminate were adhered to face each other. Next, the film was heat-treated at 90 ° C for 10 minutes and then placed in water to separate the wafer, thereby preparing a conductive composite film.
실시예 2: 전도성 복합필름의 제조Example 2: Preparation of conductive composite film
적층체에 50%의 스트레인 대신에 100%의 스트레인을 가한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 전도성 복합필름을 제조하였다. A conductive composite film was produced in the same manner as in Example 1, except that a strain of 100% was applied instead of 50% of the strain to the laminate.
실시예 3: 전도성 복합필름의 제조Example 3: Preparation of Conductive Composite Film
제조예 1에 따라 제조된 은 나노와이어 코팅 필름 대신에 제조예 3에 따라 제조된 은 나노와이어 코팅 필름을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 전도성 복합필름을 제조하였다.A conductive composite film was prepared in the same manner as in Example 1 except that a silver nanowire coating film prepared according to Production Example 3 was used in place of the silver nanowire coating film prepared according to Production Example 1. [
실시예 4: 전도성 복합필름의 제조Example 4: Preparation of Conductive Composite Film
제조예 1에 따라 제조된 은 나노와이어 코팅 필름 대신에 제조예 4에 따라 제조된 은 나노와이어 코팅 필름을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 전도성 복합필름을 제조하였다.A conductive composite film was prepared in the same manner as in Example 1 except that a silver nanowire coating film prepared according to Production Example 4 was used in place of the silver nanowire coating film prepared according to Production Example 1. [
실시예 5: 전도성 복합필름의 제조Example 5: Preparation of Conductive Composite Film
제조예 1에 따라 제조된 은 나노와이어 코팅 필름 대신에 제조예 2에 따라 제조된 은 나노와이어 코팅 필름을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 전도성 복합필름을 제조하였다.A conductive composite film was prepared in the same manner as in Example 1, except that a silver nanowire coating film prepared according to Production Example 2 was used in place of the silver nanowire coating film prepared according to Production Example 1.
[시험예][Test Example]
시험예 1: 전도성 복합필름의 SEM 이미지Test Example 1: SEM image of conductive composite film
도 3는 실시예 1에 따라 제조된 전도성 복합필름의 SEM 이미지이다. 3 is an SEM image of a conductive composite film produced according to Example 1. Fig.
도 3를 참조하면, 은 나노와이어가 스트레인을 가한 방향으로 좌굴이 발생한 것을 알 수 있었다. Referring to FIG. 3, it was found that buckling occurred in a direction in which the silver nanowires were strained.
시험예 2: 전도성 복합필름의 스트레인에 따른 전도성 변화Test Example 2: Conductivity change according to strain of the conductive composite film
도 4은 실시예 1에 따라 제조된 전도성 복합필름에 다시 스트레인을 가한 후의 광학현미경(OM) 이미지이고, 도 5는 실시예 2에 따라 제조된 전도성 복합필름에 다시 스트레인을 가하면서 저항의 변화를 측정한 결과이다.Fig. 4 is an optical microscope (OM) image after strain is again applied to the conductive composite film produced according to Example 1, Fig. 5 is a graph showing changes in resistance while applying strain again to the conductive composite film produced according to Example 2 .
도 4을 참조하면, 실시예 1에 따라 제조된 전도성 복합필름은 프리 스트레인(50%) 이하의 스트레인에서는 은 나노와이어의 끊어짐이 없는 것으로 나타났다. Referring to FIG. 4, the conductive composite film produced according to Example 1 showed no breakage of silver nanowires in a strain of less than pre-strain (50%).
도 5를 참조하면, 실시예 2에 따라 제조된 전도성 복합필름은 프리 스트레인(100%) 까지는 스트레인을 가하여도 저항의 변화가 거의 없는 것으로 나타났다.Referring to FIG. 5, the conductive composite film produced according to Example 2 showed almost no change in resistance even when strain was applied to the pre-strain (100%).
따라서, 본 발명의 전도성 복합필름은 프리 스트레인 전까지 스트레인이 가해져도 은 나노와이어의 끊어짐이 없어, 전도성 변화가 거의 없어 전도성 복합필름의 신뢰성이 향상되는 것을 알 수 있었다. Therefore, it was found that the conductive composite film of the present invention had no breakage of the silver nanowire due to the strain applied before the pre-strain, and the reliability of the conductive composite film was improved because there was almost no change in conductivity.
시험예 3: 전도성 복합필름의 투과도 측정Test Example 3: Measurement of transmittance of conductive composite film
도 6는 제조예 1, 제조예 3 및 4에 따라 제조된 은 나노와이어 코팅 필름(물에 넣어 웨이퍼 제거, 검정색)과 실시예 1, 실시예 3 및 4에 따라 제조된 전도성 복합필름(적색)의 투과도를 측정한 결과이다. 도 6의 (a)는 제조예 1과 실시예 1, (b)는 제조예 3과 실시예 3, (c)는 제조예 4와 실시예 4를 측정한 결과이다.FIG. 6 is a graph showing the results of a comparison between the silver nanowire coating film (water-removed wafer, black) prepared according to Production Example 1, Production Examples 3 and 4 and the conductive composite film (red) prepared according to Example 1, The results are shown in Fig. Fig. 6 (a) shows the results of measurement of Production Example 1 and Example 1, (b) of Production Example 3 and Example 3, and (c) of Production Example 4 and Example 4. Fig.
도 6를 참조하면, 좌굴의 전(검정색)과 후(적색)의 투과도의 차이가 2~4%로 매우 작은 것을 알 수 있었다. 이는 전도성 복합필름의 좌굴이 블록공중합체가 아닌 은 나노와이어에서만 선택적으로 발생하기 때문으로 판단된다. Referring to FIG. 6, it can be seen that the difference in transmittance before (black) and after (red) is very small, which is 2 to 4%. This is because buckling of the conductive composite film occurs selectively only in silver nanowires other than block copolymers.
따라서, 본 발명의 전도성 복합필름은 종래의 전도성 복합필름과는 달리 블록공중합체에서 좌굴이 발생하지 않아 산란 현상이 없어 투과도의 감소가 크지 않은 것을 알 수 있었다. Therefore, unlike the conventional conductive composite film, the conductive composite film of the present invention does not cause buckling in the block copolymer, so that scattering does not occur and the decrease in the transmittance is not significant.
시험예 4: 은 나노와이어의 배열 각도에 따른 좌굴 확인Test Example 4: Confirmation of buckling according to the arrangement angle of silver nanowires
도 7은 제조예 2(AgNW before transfer) 및 실시예 5(AgNW after transfer [50% prestrain])에 따라 제조된 전도성 복합필름의 SEM 이미지이다. 7 is an SEM image of a conductive composite film produced according to Production Example 2 (AgNW before transfer) and Example 5 (AgNW after transfer [50% prestrain]).
도 6을 참조하면, 스트레인을 가한 방향(도면에서의 좌우방향)으로는 은 나노와이어의 좌굴이 크게 발생하나, 스트레인을 가한 방향과의 각도가 90°에 가까워 질수록(도면에서의 상하방향) 좌굴이 작게 발생하거나, 거의 발생하지 않는 것으로 나타났다. 6, the silver nanowires are largely buckled in the direction of applying the strain (the left and right direction in the drawing), but the closer the angle to the direction in which the strain is applied becomes closer to 90 degrees (the up and down direction in the drawing) It was found that buckling occurred little or not.
따라서, 전도성 복합필름에 포함된 은 나노와이어는 스트레인을 가한 방향과 나란히 배열될수록(도면에서의 좌우방향) 좌굴이 크게 발생하는 것을 알 수 있었다. Therefore, it was found that, as the silver nanowires included in the conductive composite film were arranged side by side with respect to the strain applying direction (lateral direction in the figure), buckling occurred to a large extent.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents are to be construed as being included within the scope of the present invention do.
Claims (17)
(b) 상기 웨이퍼 상에 전도성 나노와이어를 코팅하는 단계;
(c) 상기 전도성 나노와이어 상에 고분자를 포함하는 용액을 코팅하여 웨이퍼 상에 전도성 나노와이어-고분자 복합체가 적층된 적층체를 제조하는 단계;
(d) 상기 고분자가 표면에 형성된 신축성 기판에 스트레인을 가하여 프리 스트레인 (pre-strain)이 가해진 신축성 기판을 준비하는 단계;
(e) 상기 적층체에 포함된 전도성 나노와이어-고분자 복합체와 상기 프리 스트레인이 가해진 신축성 기판에 포함된 고분자가 마주하도록 접착하는 단계;
(f) 단계 (e)의 결과물을 열처리하는 단계; 및
(g) 단계 (f)의 결과물을 극성용매로 처리하여 단계 (f)의 결과물로부터 상기 웨이퍼를 분리하여 전도성 복합필름을 제조하는 단계;를 포함하고,
상기 전도성 복합필름은
신축성 기판;
상기 신축성 기판 상에 형성된 고분자층;
상기 고분자층 상에 형성된 파형의 전도성 나노와이어;를 포함하고,
상기 파형이 좌굴에 의해 형성되고,
상기 스트레인이 상기 전도성 복합필름에 포함된 상기 고분자층의 임계변형(critical strain) 보다 작은 것인,
전도성 복합필름의 제조방법.(a) modifying the surface of the wafer with a hydrophilic surface;
(b) coating the conductive nanowires on the wafer;
(c) coating a solution containing a polymer on the conductive nanowire to prepare a laminate in which a conductive nanowire-polymer composite is laminated on the wafer;
(d) preparing a stretchable substrate to which a pre-strain is applied by applying strain to the stretchable substrate on which the polymer is formed;
(e) bonding the conductive nanowire-polymer composite contained in the laminate to the polymer contained in the stretchable substrate to which the pre-strain is applied;
(f) heat treating the result of step (e); And
(g) treating the result of step (f) with a polar solvent to separate the wafer from the result of step (f) to produce a conductive composite film,
The conductive composite film
A stretchable substrate;
A polymer layer formed on the stretchable substrate;
And a corrugated conductive nanowire formed on the polymer layer,
Wherein said waveform is formed by buckling,
Wherein the strain is smaller than a critical strain of the polymer layer included in the conductive composite film,
A method for producing a conductive composite film.
상기 좌굴의 현상이 상기 신축성 기판의 평면 방향에 평행하고 일정한 방향을 따라 발생하는 것을 특징으로 하는 전도성 복합필름의 제조방법. The method according to claim 1,
Wherein the buckling phenomenon occurs parallel to a plane direction of the stretchable substrate and along a predetermined direction.
상기 신축성 기판의 모듈러스가 0.01 Mpa 내지 20 Gpa인 것을 특징으로 하는 전도성 복합필름의 제조방법.The method according to claim 1,
Wherein the stretchable substrate has a modulus of 0.01 Mpa to 20 Gpa.
상기 고분자층의 모듈러스가 0.01 Mpa 내지 10 Gpa인 것을 특징으로 하는 전도성 복합필름의 제조방법.5. The method of claim 4,
Wherein the polymer layer has a modulus of 0.01 Mpa to 10 Gpa.
상기 신축성 기판이 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane) 및 폴리우레탄(polyurethane) 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 전도성 복합필름의 제조방법.The method according to claim 1,
Wherein the stretchable substrate comprises at least one selected from the group consisting of polydimethylsiloxane and polyurethane.
상기 고분자층이 블록공중합체층인 것을 특징으로 하는 전도성 복합필름의 제조방법.The method according to claim 1,
Wherein the polymer layer is a block copolymer layer.
상기 블록공중합체층이 SIS(poly(styrene-isoprene-styrene)), SBS(poly(styrene-butadiene-styrene)), SEBS(poly(styrene-ethylene/butylene-styrene)) 및 SEPS(poly(styrene-ethylene-propylene-styrene)) 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 전도성 복합필름의 제조방법.8. The method of claim 7,
The block copolymer layer may be a poly (styrene-isoprene-styrene), a poly (styrene-butadiene-styrene), or a SEBS (poly (styrene- -propylene-styrene). < / RTI >
상기 전도성 나노와이어가 은, 금, 알루미늄, 구리, 백금, 팔라듐, 주석 및 탄소나노튜브(CNT) 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 전도성 복합필름의 제조방법.The method according to claim 1,
Wherein the conductive nanowire comprises at least one selected from silver, gold, aluminum, copper, platinum, palladium, tin and carbon nanotubes (CNT).
상기 스트레인이 가해진 방향에 평행하게 좌굴 현상이 발생하는 것을 특징으로 하는 전도성 복합필름의 제조방법. The method according to claim 1,
Wherein a buckling phenomenon occurs parallel to a direction in which the strain is applied.
상기 스트레인이 0.01 내지 1,000 % 인 것을 특징으로 하는 전도성 복합필름의 제조방법.The method according to claim 1,
Wherein the strain is 0.01 to 1,000%.
상기 웨이퍼의 표면을 O2 플라즈마로 처리하여 친수성 표면으로 개질하는 것을 특징으로 하는 전도성 복합필름의 제조방법.2. The method of claim 1, wherein in step (a)
Wherein the surface of the wafer is treated with an O 2 plasma to modify the surface to a hydrophilic surface.
상기 극성용매가 물, 에탄올 이소프로필알코올, 프로판올 및 부탄올 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 전도성 복합필름의 제조방법.The method according to claim 1,
Wherein the polar solvent comprises at least one selected from the group consisting of water, ethanol, isopropyl alcohol, propanol, and butanol.
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